Analyse der Transmembran-Agrin-abhängigen Signalkaskade in auswachsenden Axonen des zentralen Nervensystems

Die Entdeckung einer Transmembranform des Proteoglykans Agrin führte zu der Hypothese, dass TM-Agrin ein Rezeptor oder Korezeptor mit signaltransduzierenden Eigenschaften sein könnte. Die durch Antikörper simulierte Ligandenbindung an TM-Agrin resultiert in der Bildung von zahlreichen Ausläufern sowohl auf ZNS als auch auf PNS Axonen und Dendriten und unterstützt diese Hypothese. Übereinstimmend mit diesen Ergebnissen führt die Überexpression von TM-Agrin in ZNS Neuronen ebenfalls zur Bildung von zahlreichen Ausläufern, wohingegen die Unterdrückung der TM-Agrin Expression durch siRNA die Anzahl der Ausläufer stark reduziert. Der Mechanismus der durch TM-Agrin induzierten Bildung von Ausläufern ist jedoch unbekannt. Ziel der Dissertation war es deshalb, die durch TM-Agrin induzierte Signalkaskade zu untersuchen. Mit Hilfe von biochemischen, immunozytochemischen und pharmakologischen Unter-suchungen konnte gezeigt werden, dass sich TM-Agrin auf auswachsenden Axonen und nach Überexpression in nicht-neuronalen Zellen in lipid rafts anreichert und das lipid rafts sowohl für die Bildung als auch für die Aufrechterhaltung der Ausläufer notwendig sind. Die durch polyklonale Antikörper induzierte Bildung von Ausläufern kann sowohl durch die Inhibierung der Src-Kinase Fyn, welche in lipid rafts lokalisiert ist, als auch der 44/42 MAPK gehemmt werden. Zudem führt die Aggregation von TM-Agrin durch polyklonale Antikörper zu einer erhöhten Aktivität der Fyn- und 44/42 MAP-Kinase. Im Gegensatz dazu hat eine Inhibierung der PI3-Kinase keine Auswirkungen auf die Bildung der Ausläufer. Der intrazelluläre, sekundäre Botenstoff cGMP, nicht aber cAMP, fördert die Bildung von Ausläufern. Die konzentrationsabhängige Blockierung des Coxsackie-Adenovirus-Rezeptors (CAR) führt zu einer Hemmung der Ausläuferbildung. Ferner interagiert CAR im Zentralnervensystem während der Phase des aktiven axonalen Wachstums mit TM-Agrin und induziert nach Überexpression in neuronalen und nicht-neuronalen Zellen die Bildung von Ausläufern. In der vorliegenden Arbeit konnten somit Teilabschnitte der durch TM-Agrin induzierten Signalkaskade entschlüsselt werden.

Funktionelle Analyse der Gliazellwanderung im Drosophila-Embryo

Gliazellen kommen in allen höheren Organismen vor und sind sowohl für die korrekte Entwicklung, als auch für die Funktionalität des adulten Nervensystems unerlässlich. Eine der mannigfachen Funktionen dieses Zelltyps ist die Umhüllung von Axonen im zentralen und peripheren Nervensystem (ZNS und PNS). Um eine vollständige Umhüllung zu gewährleisten, wandern Gliazellen während der Neurogenese zum Teil über enorme Distanzen von ihrem Entstehungsort aus. Dies trifft insbesondere auf die Gliazellen zu, durch deren Membranausläufer die distalen Axonbereiche der peripheren Nerven isoliert werden.rnIn dieser Arbeit wurde die Migration von Gliazellen anhand des Modelorganismus Drosophila untersucht. Ein besonderes Interesse galt dabei der Wanderung einer distinkten Population von Gliazellen, den sogenannten embryonalen Peripheren Gliazellen (ePG). Die ePGs werden überwiegend im sich entwickelnden ventralen Bauchmark geboren und wandern anschließend entlang der peripheren Nerventrakte nach dorsal aus, um diese bis zum Ende der Embryogenese zu umhüllen und dadurch die gliale Blut-Nerv-Schranke zu etablieren. Das Hauptziel dieser Arbeit bestand darin, neue Faktoren bzw. Mechanismen aufzudecken, durch welche die Migration der ePGs reguliert wird. Dazu wurde zunächst der wildtypische Verlauf ihrer Wanderung detailliert analysiert. Es stellte sich heraus, dass in jedem abdominalen Hemisegment eine invariante Anzahl von 12 ePGs von distinkten neuralen Vorläuferzellen generiert wird, die individuelle Identitäten besitzen und mittels molekularer Marker auf Einzelzellebene identifiziert werden können. Basierend auf der charakteristischen Lage der Zellen erfolgte die Etablierung einer neuen, konsistenten Nomenklatur für sämtliche ePGs. Darüber hinaus offenbarten in vivo Migrationsanalysen, dass die Wanderung individueller ePGs stereotyp verläuft und demzufolge weitestgehend prädeterminiert ist. Die genaue Kenntnis der wildtypischen ePG Migration auf Einzelzellebene diente anschließend als Grundlage für detaillierte Mutantenanalysen. Anhand derer konnte für den ebenfalls als molekularen Marker verwendeten Transkriptionsfaktor Castor eine Funktion als zellspezifische Determinante für die korrekte Spezifizierung der ePG6 und ePG8 nachgewiesen werden, dessen Verlust in einem signifikanten Migrationsdefekt dieser beiden ePGs resultiert. Des Weiteren konnte mit Netrin (NetB) der erste diffusible und richtungsweisende Faktor für die Migration von ePGs enthüllt werden, der in Interaktion mit dem Rezeptor Uncoordinated5 speziell die Wanderung der ePG6 und ePG8 leitet. Die von den übrigen Gliazellen unabhängige Navigation der ePG6 und ePG8 belegt, dass zumindest die Migration von Gruppen der ePGs durch unterschiedliche Mechanismen kontrolliert wird, was durch die Resultate der durchgeführten Ablationsexperimente bestätigt wird. rnFerner konnte gezeigt werden, dass während der frühen Gliogenese eine zuvor unbekannte, von Neuroblasten bereitgestellte Netrinquelle an der initialen Wegfindung der Longitudinalen Gliazellen (eine Population Neuropil-assoziierter Gliazellen im ZNS) beteiligt ist. In diesem Kontext erfolgt die Signaldetektion bereits in deren Vorläuferzelle, dem Longitudinalen Glioblasten, zellautonom über den Rezeptor Frazzled. rnFür künftige Mutantenscreens zur Identifizierung weiterer an der Migration der ePGs beteiligter Faktoren stellt die in dieser Arbeit präsentierte detaillierte Beschreibung eine wichtige Grundlage dar. Speziell in Kombination mit den vorgestellten molekularen Markern liefert sie die Voraussetzung dafür, individuelle ePGs auch im mutanten Hintergrund zu erfassen, wodurch selbst subtile Phänotypen überhaupt erst detektiert und auf Einzelzellebene analysiert werden können. Aufgrund der aufgezeigten voneinander unabhängigen Wegfindung, erscheinen Mutantenanalysen ohne derartige Möglichkeiten wenig erfolgversprechend, da Mutationen vermutlich mehrheitlich die Migration einzelner oder weniger ePGs beeinträchtigen. Letzten Endes wird somit die Aussicht verbessert, weitere neuartige Migrationsfaktoren im Modellorganismus Drosophila zu entschlüsseln, die gegebenenfalls bis hin zu höheren Organismen konserviert sind und folglich zum Verständnis der Gliazellwanderung in Vertebraten beitragen.

Translationsregulation des Myelin basischen Proteins in Gliazellen

Im zentralen Nervensystem (ZNS) myelinisieren Oligodendrozyten neuronale Axone, indem sie ihre Zellfortsätze mehrfach um axonale Segmente wickeln. Die Ausbildung dieser multilamellaren Membranstapel ermöglicht eine saltatorische und damit rasche und energie-effiziente Erregungsleitung (Nave, 2010). Eine Schädigung des Myelins beeinträchtigt die Reizweiterleitung und führt zur Degeneration der Axone, wie es zum Beispiel bei der Multiplen Sklerose der Fall ist. Das Myelin basische Protein (MBP) ist ein Hauptbestandteil des Myelin und ist essentiell für die Kompaktierung der Myelinmembran (Wood et al., 1984). Die MBP mRNA wird in hnRNP A2 enthaltenen RNA Granulen in einem translations-inaktiven Zustand zu den distalen Fortsätzen transportiert. Vermittelt durch axonale Signale wird nach axo-glialem Kontakt die Translation von MBP ermöglicht (White et al., 2008). Der genaue Mechanismus der differentiellen Genregulation des MBP Proteins ist bisher nur unzureichend aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit konnte eine kleine regulatorische RNA (sncRNA) identifiziert werden, welche über die seed Region mit der MBP mRNA interagieren und die Translation regulieren kann. In primären Oligodendrozyten führt die Überexpression der sncRNA-715 zu reduzierten MBP Protein Mengen und die Blockierung der endogenen sncRNA-715 führt zu einer gesteigerten MBP Synthese. Interessanterweise korreliert während der Differenzierung der Oligodendrozyten in vitro und in vivo die Synthese des MBP Proteins invers mit der Expression der sncRNA-715. In Oligodendrozyten beeinflusst eine experimentell erhöhte sncRNA-715 Menge die Zellmorphologie und induziert Apoptose. Weiterhin ist sncRNA-715 in zytoplasmatischen granulären Strukturen lokalisiert und assoziiert mit MBP mRNA in hnRNP A2 Transport- Granula. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass sncRNA-715 ein Bestandteil der hnRNP A2 Granula sein könnte und dort spezifisch die Translation der MBP mRNA während des Lokalisationsprozesses inhibiert. In chronischen MS Läsionen sind Olig2+-Zellen zu finden. Obwohl die MBP mRNA in diesen Läsionen nachzuweisen ist, kann kein Protein synthetisiert werden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in diesen Läsionen die Expression der sncRNA-715 erhöht ist. SncRNA-715 könnte die Translation von MBP verhindern und folglich als Inhibitor der Remyelinisierung während des Krankheitsverlaufs fungieren. Schwann-Zellen sind die myelinisierenden Zellen im peripheren Nervensystem (PNS). Im Zuge der Myelinisierung wird die MBP mRNA in diesen Gliazellen ebenfalls in die distalen Fortsätze transportiert und dort lokal translatiert und in die Myelinmembran eingebaut (Trapp et al., 1987). Im Gegensatz zum ZNS ist im PNS nur wenig über den Transportmechanismus der mRNA bekannt (Masaki, 2012). Es ist es sehr wahrscheinlich, dass in Schwann-Zellen und Oligodendrozyten die Lokalisation und die translationale Hemmung der MBP mRNA ähnlichen Mechanismen unterliegen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass hnRNP A2 und sncRNA-715 in Schwann-Zellen exprimiert werden und in zytoplasmatischen Granula-ähnlichen Strukturen lokalisiert sind. Während der Differenzierung dieser Gliazellen in vivo und in vitro korreliert die Expression der sncRNA-715 invers mit der Synthese des MBP Proteins. HnRNP A2 und sncRNA-715 scheinen in Schwann-Zellen assoziiert zu sein und könnten wie in Oligodendrozyten den Transport der MBP mRNA vermitteln.

Effects of somatosensory stimulation on use-dependent plasticity in chronic stroke

BACKGROUND AND PURPOSE: There is a need to develop strategies to enhance the beneficial effects of motor training, including use-dependent plasticity (UDP), in neurorehabilitation. Peripheral nerve stimulation (PNS) modulates motor cortical excitability in healthy humans and could influence training effects in stroke patients. METHODS: We compared the ability of PNS applied to the (1) arm, (2) leg, and (3) idle time to influence training effects in the paretic hand in 7 chronic stroke patients. The end point measure was the magnitude of UDP. RESULTS: UDP was more prominent with arm stimulation (increased by 22.8%) than with idle time (by 2.9%) or leg stimulation (by 6.4%). CONCLUSIONS: PNS applied to the paretic limb paired with motor training enhances training effects on cortical plasticity in stroke patients.

Passive transfer of IgG anti-GM1 antibodies impairs peripheral nerve repair.

Anti-GM1 antibodies are present in some patients with autoimmune neurological disorders. These antibodies are most frequently associated with acute immune neuropathy called Guillain-Barré syndrome (GBS). Some clinical studies associate the presence of these antibodies with poor recovery in GBS. The patients with incomplete recovery have failure of nerve repair, particularly axon regeneration. Our previous work indicates that monoclonal antibodies can inhibit axon regeneration by engaging cell surface gangliosides (Lehmann et al., 2007). We asked whether passive transfer of human anti-GM1 antibodies from patients with GBS modulate axon regeneration in an animal model. Human anti-GM1 antibodies were compared with other GM1 ligands, cholera toxin B subunit and a monoclonal anti-GM1 antibody. Our results show that patient derived anti-GM1 antibodies and cholera toxin beta subunit impair axon regeneration/repair after PNS injury in mice. Comparative studies indicated that the antibody/ligand-mediated inhibition of axon regeneration is dependent on antibody/ligand characteristics such as affinity-avidity and fine specificity. These data indicate that circulating immune effectors such as human autoantibodies, which are exogenous to the nervous system, can modulate axon regeneration/nerve repair in autoimmune neurological disorders such as GBS.

Synthesis of photo-crosslinking probes and their application for the site-selective chemical modification of the 5-HT3 receptor

The 5-HT3 receptor (5-HT3R) is an important ion channel responsible for the transmission of nerve impulses in the CNS and PNS that is activated by the endogenous agonist serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT). 5-HT3R is the only serotonin receptor belonging to the Cys-loop superfamily of neurotransmitter receptors. Different structural biology approaches can be applied, such as crystallization and x-ray analysis. Nonetheless, characterizing the exact ligand binding site(s) of these dynamic receptors is still challenging. The use of photo-crosslinking probes is an alternative validated approach allowing identification of regions in the protein that are important for the binding of small molecules. We designed our probes based on the core structure of the 5-HT3R antagonist granisetron, a FDA approved drug used for the treatment of chemotherapy-induced nausea and vomiting. We synthesized a small library of photo-crosslinking probes by conjugating diazirines and benzophenones via various linkers to granisetron. We were able to obtain several compounds with diverse linker lengths and different photo-crosslinking moieties that show nanomolar binding affinity for the orthosteric binding site. Furthermore we established a stable h5-HT3R expressing cell line and a purification protocol to yield the receptor in a high purity. Several experiments showed unambiguously that we are able to photo-crosslink our probes with the receptor site-specifically. The functionalised protein was analysed by Western blot and MS-analysis. This yielded the exact covalent modification site, corroborating current ligand binding models derived from mutagenesis and docking studies.

Significado de la Leucopenia en pacientes con bacteriemia

Objetivo: Evaluar parámetros clínicos, bacteriológicos y morbimortalidad de las bacteriemias en pacientes con leucopenia (<4.000 leucocitos/mm 3) y compararlas con bacteriemias con leucocitosis (>12.000/mm3). Material y métodos: Estudio protocolizado, descriptivo y observacional en pacientes con 2 o más hemocultivos positivos para el mismo germen hospitalizados en un servicio de clínica médica desde Marzo de 1989 a Agosto de 2007. Resultados: Se identificaron 728 bacteriemias, 94 (12,91%) con leucopenia (Grupo A) y 407 (55,90%) con leucocitosis (Grupo B). La edad media fue de 55,57 años (DS±16,93) en A y de 58,40 años (DS±17,34) en B. No hubo diferencias en la permanencia media: 19,59 días (DS±18,67) en A vs 21,21 (DS±19,53) en B ni en el sexo masculino (65,96 vs 57,25%)(pNS). La adquisición nosocomial (57,44 vs 40,29%) y el foco desconocido (25,53 vs 9,33%) y abdominal (17,14 vs 9,21%) fueron más frecuentes en A (p<0.01). La comorbilidad mayor (82,98 vs 41,24%), neoplasias (45,74 vs 12,84%) y la inmunosupresión (31,91 vs 6,17%) fueron significativas en A (p<0.01). La anemia (86,17 vs 62,40%) y la trombocitopenia (84,04 vs 25,06%) predominaron en A (p<0.01). Los Bacilos Gram Negativos predominaron en A (61,71 vs 37,83%)(p<0.01) [Klebsiella (17,02 vs 9,82%) y Pseudomonas (10,64 vs 1,47%) las más frecuentes (p<0.05)] y en B fue más frecuente S. aureus (31,69 vs 11,70%)(p<0.01). La mortalidad fue de 39,36% en A y 25,30% en B (p=0.006) y se asoció en el grupo A a mayor mortalidad en las primeras 24 horas (32,43 vs 16,50%), inmunosupresión (27,02 vs 7,76%), neumococcemias (52,94 vs 23,07%), sepsis (100 vs 88,35%) y trombocitopenia (75,67 vs 30,09%)(p<0,01).- Conclusiones: Las bacteriemias en pacientes leucopénicos comparadas con aquellas con leucocitosis se asociaron significativamente a adquisición nosocomial, foco desconocido y abdominal, presencia de comorbilidad mayor, neoplasias e inmunosupresión, a bacteriemias por Klebsiella y Pseudomonas y a significativa mayor mortalidad. Palabras claves: leucopenia, bacteriemias

Endocarditis infecciosa : significado de la disfunción renal

Objetivo: Determinar la significación clínica y pronóstica de la disfunción renal en pacientes con Endocarditis Infecciosa (EI) Material y método: Estudio protocolizado, descriptivo, observacional y transversal de pacientes con EI diagnosticados según criterios de Duke. Se realizó un análisis comparativo entre los pacientes con EI sin (Grupo Sin) y con Disfunción Renal (Grupo DR), que se definió en base a uremia > 0.60 g/l y/o creatininemia > 1.5 mg/dl y/o hematuria o proteinuria. Fueron analizados en EPI info 6.04. Resultados: De un total de 110 EI incluidas, 58 (52.7%) presentaron DR principalmente secundaria a glomerulonefritis (n 22), sepsis (n 14), insuficiencia renal crónica (n 5), insuficiencia cardíaca, nefropatía diabética y nefrotoxicidad (n 4 cada una) y embólica (n 1). No hubo diferencias en la permanencia media hospitalaria (32 DS±23.3 vs 26.32 DS±17.28 días), el sexo (masculino: 60.3 vs 71.25%) y la demora diagnóstica (5.5 (DS±7.23) vs. 5.4 (DS±7.64 días)(pNS). La edad media fue mayor en el grupo DR en el LS (49.62 DS±15.71 vs 43.53 DS±17.94 años). El Grupo DR tuvo mas frecuentemente EI Definida (87.9 vs 67.3%) (p=0.0089) y no hubo diferencias en la localización Mitral (48.3 vs 48.1%) y Aórtica (44.8 vs 34.6%). La valvulopatía degenerativa se presentó en el LS en DR (34.5 VS 19.6%)(p=0.07). No hubo diferencias en la presencia de comórbidas (62.1 vs 71.2%) (pNS) pero la enfermedad últimamente fatal ocurrió mas frecuentemente en DR (51.4 vs 21.6%)(p=0.05). Al ingreso sólo la presencia de rales pulmonares (53.4 vs 32.7%) y púrpura cutánea (27.6 vs 13.5%) fueron más frecuentes en DR (p=0.05). La sepsis no controlada (34.5 vs 15.7%), insuficiencia cardíaca (51.7 vs 32.7%), encefalopatía (50 vs 27.5%), shock séptico (24.1 vs 7.8%) y fallo multiorgánico (34.5 vs 3.9%) fueron complicaciones más frecuentes en DR (p<0.05). La fiebre persistente se encontró en el LS en el grupo de DR (48.3 vs 32.7%)(p=0.09). No hubo diferencias en el hallazgo de vegetaciones por ecocardiografía (83.3 vs 75.6%). La anemia (Hb<9 mg/dl) (31.86 DS±53.41 vs 35.21 DS±7.85)(p=0.009), hipergammaglobulinemia (58.5 vs 29.8)(p=0.006) e hiperglucemia (36.1 vs 18.5)(p=0.03) se asociaron a DR. En el grupo con DR fue mas común la EI con cultivos negativos (31.5 vs 0%)(p=0.001) y el predominio de las infecciones por S. aureus Meticilino Resistente (MRSA)(21.6 vs 2.7%) (p=0.02). No hubo diferencias en la indicación de cirugía (31 vs 36.5%). La mortalidad hospitalaria fue significativamente mayor en DR (51.7 vs 25%)(p=0.0041)(OR 3.2, IC95%1.42-7.24). Conclusión: En los pacientes con EI la disfunción renal resultó ser un indicador de desarrollo de complicaciones infecciosas y cardíacas, de infección por MRSA y de mortalidad cruda hospitalaria.-

Estado funcional y mortalidad en pacientes neoplásicos hospitalizados

Objetivos: Analizar el estado funcional y su relación con morbimortalidad en pacientes con neoplasias internados en Cínica Médica. Material y métodos: Estudio descriptivo, protocolizado y observacional. Se analizaron variables clínicas, estado funcional, situación anímica y morbimortalidad en pacientes oncológicos hospitalizados y se compararon pacientes con Índice de Karnofsky <40 puntos (grupo A) y >40 puntos (grupo B). Los datos fueron analizados en EPI Info 6.04. Informe de los primeros 3 meses. Resultados: En el período de estudio, ingresaron 66 pacientes con neoplasias, 21 (31.8%) en A, con Karnofsky promedio de 25 puntos (DS±12.09) y 45 (68.2%) en B, con Karnofsky promedio de 77 puntos (DS±16.65). El 77.3% presentó tumores sólidos y el 22.7% hematológicos y las neoplasias más frecuentes fueron del tracto gastrointestinal (19.6%), mama (12.1%), pulmón (9.1%) y primario oculto (7.6%). El estadio tumoral IV fue el más frecuente en ambos grupos (89.5% de A y 88.9% de B)(pNS). La edad media en A fue de 59.57 (DS±13.71) y 52.48 años (DS±15.65) en B (pNS) y el género masculino fue más frecuente en A (66.7 y 44.4% respectivamente) (p<0.05). La permanencia media fue de 17.57 en A (DS±20.84) y de 13.53 días (DS±16.29) en B (pNS). La evaluación de Actividades Básicas de la Vida Diaria [0.81 (DS±1.25) vs 4.57 puntos (DS±1.15)] y Actividades Instrumentales [0.57 (DS±0.74) vs 4 puntos (DS±1.37)] fue superior en B (p<0.05) y no hubo diferencias en la comorbilidad (85.7 vs 82.2%)(pNS). Las infecciones (52.4 vs 26.7%), causa social (38.1 vs 4.4%), complicaciones neoplásicas (81 vs 51.1%) y dolor (81 vs 51.1%) fueron los motivos de internación más frecuentes en A (p<0.05). Los pacientes de A recibieron con mayor frecuencia cuidados paliativos (90.5 vs46.7%) y quimioterapia (90.5 vs 46.7%)(p<0.05), sin diferencias en radioterapia (23.8 vs 13.3%) y cirugía (33.3 vs 33.3%)(pNS). No hubo diferencias entre ambos grupos en la presencia de depresión clínica (69.9 vs 53.3%) y pérdida de peso (86.4 vs 84.2%)(pNS). El síndrome confusional (85.7 vs 11.1%), postración (61.9 vs 6.7%) y escaras (23.8 vs 4.4%) fueron más frecuentes en A (p<0.05). La mortalidad hospitalaria fue 52.4% en A y 8.9% en B (p<0.05). Conclusiones: El grado de estado funcional evaluado por Karnofsky menor de 40 puntos se asoció significativamente a: mayor mortalidad, uso de quimioterapia, cuidados paliativos, internación por infecciones, dolor y complicaciones neoplásicas y presencia de síndrome confusional, postración y escaras de decúbito (p<0.05).

Bacteriemias por Pseudomonas Aeruginosa : análisis comparativo

Objetivos: Analizar características clínicas y morbimortalidad de las bacteriemias por Pseudomonas aeruginosa comparadas con Klebsiella spp en pacientes hospitalizados en un Servicio de Clínica Médica de adultos. Material y métodos: Estudio protocolizado, descriptivo, observacional de 15 años de duración. Criterio de inclusión: 2 o más hemocultivos positivos para el germen. Los datos fueron procesados en EPI Info 6.04. El criterio de significación se estableció para un error alfa menor del 5%. Resultados: Se detectaron en el período de estudio 282 bacteriemias por bacilos gram negativos de las cuales 19 fueron por Pseudomonas aeruginosa (6.7%) y 76 por Klebsiella (26.9%). No se encontraron diferencias significativas entre ambas en cuanto a edad media [53.9 años (DS±17.9 ) vs 58.7 años (DS±15.2)], sexo (femenino: 26.3 vs 38.2%) ni complicaciones (77.8 vs 77.3%). La presencia de neutropenia (52.6 vs 9.2%)(p<0.0001), comorbilidad mayor (94.7 vs 68.4%)(p<0.05), neoplasias (47.4 vs 22.4%)(p<0.05), uso de corticoides (21.1 vs 3.9%)(p<0.05), e inmunosupresores (31.6 vs 7.9%)(p<0.01), trombocitopenia (77.7 vs 49.3%) (p<0.05) y leucopenia (52.6 vs 21.3%)(p<0.01) fueron más frecuentes en las bacteriemias por P. aeruginosa. Resultó más frecuente la hipoalbuminemia (88.5 vs 37.5%)(p<0.001) en las bacteriemias por Klebsiella spp. No se encontraron diferencias significativas en cuanto a puerta de entrada conocida (78.9 vs 77.6%), anemia (84.2 vs 71.2%), complicaciones infecciosas (84.2 vs 73.7%), descompensación de comórbidas (55.6 vs 51.3%) y encefalopatía (36.8 vs 57.9%)(pNS). La mortalidad precoz (dentro de los 7 días) fue significativamente mayor en el grupo de las bacteriemias por P.aeruginosa (57.1 vs 12%) (p<0.01), sin diferencias en la mortalidad global (36.8 vs 32.9%) (pNS). Conclusiones: Las bacteriemias por P.aeruginosa comparadas con las producidas por Klebsiella spp. se asociaron significativamente a mayor frecuencia de neoplasias, leucopenia, trombocitopenia y neutropenia, comorbilidad mayor, uso de corticoides e inmunosupresores, y a mortalidad precoz.

Accurate Parabolic Navier-Stokes solutions of the supersonic flow around and elliptic cone

Flows of relevance to new generation aerospace vehicles exist, which are weakly dependent on the streamwise direction and strongly dependent on the other two spatial directions, such as the flow around the (flattened) nose of the vehicle and the associated elliptic cone model. Exploiting these characteristics, a parabolic integration of the Navier-Stokes equations is more appropriate than solution of the full equations, resulting in the so-called Parabolic Navier-Stokes (PNS). This approach not only is the best candidate, in terms of computational efficiency and accuracy, for the computation of steady base flows with the appointed properties, but also permits performing instability analysis and laminar-turbulent transition studies a-posteriori to the base flow computation. This is to be contrasted with the alternative approach of using order-of-magnitude more expensive spatial Direct Numerical Simulations (DNS) for the description of the transition process. The PNS equations used here have been formulated for an arbitrary coordinate transformation and the spatial discretization is performed using a novel stable high-order finite-difference-based numerical scheme, ensuring the recovery of highly accurate solutions using modest computing resources. For verification purposes, the boundary layer solution around a circular cone at zero angle of attack is compared in the incompressible limit with theoretical profiles. Also, the recovered shock wave angle at supersonic conditions is compared with theoretical predictions in the same circular-base cone geometry. Finally, the entire flow field, including shock position and compressible boundary layer around a 2:1 elliptic cone is recovered at Mach numbers 3 and 4

Evaluation of reactivity monitoring techniques at the Yalina – Booster subcritical facility

La gestión de los residuos radiactivos de vida larga producidos en los reactores nucleares constituye uno de los principales desafíos de la tecnología nuclear en la actualidad. Una posible opción para su gestión es la transmutación de los nucleidos de vida larga en otros de vida más corta. Los sistemas subcríticos guiados por acelerador (ADS por sus siglas en inglés) son una de las tecnologías en desarrollo para logar este objetivo. Un ADS consiste en un reactor nuclear subcrítico mantenido en un estado estacionario mediante una fuente externa de neutrones guiada por un acelerador de partículas. El interés de estos sistemas radica en su capacidad para ser cargados con combustibles que tengan contenidos de actínidos minoritarios mayores que los reactores críticos convencionales, y de esta manera, incrementar las tasas de trasmutación de estos elementos, que son los principales responsables de la radiotoxicidad a largo plazo de los residuos nucleares. Uno de los puntos clave que han sido identificados para la operación de un ADS a escala industrial es la necesidad de monitorizar continuamente la reactividad del sistema subcrítico durante la operación. Por esta razón, desde los años 1990 se han realizado varios experimentos en conjuntos subcríticos de potencia cero (MUSE, RACE, KUCA, Yalina, GUINEVERE/FREYA) con el fin de validar experimentalmente estas técnicas. En este contexto, la presente tesis se ocupa de la validación de técnicas de monitorización de la reactividad en el conjunto subcrítico Yalina-Booster. Este conjunto pertenece al Joint Institute for Power and Nuclear Research (JIPNR-Sosny) de la Academia Nacional de Ciencias de Bielorrusia. Dentro del proyecto EUROTRANS del 6º Programa Marco de la UE, en el año 2008 se ha realizado una serie de experimentos en esta instalación concernientes a la monitorización de la reactividad bajo la dirección del CIEMAT. Se han realizado dos tipos de experimentos: experimentos con una fuente de neutrones pulsada (PNS) y experimentos con una fuente continua con interrupciones cortas (beam trips). En el caso de los primeros, experimentos con fuente pulsada, existen dos técnicas fundamentales para medir la reactividad, conocidas como la técnica del ratio bajo las áreas de los neutrones inmediatos y retardados (o técnica de Sjöstrand) y la técnica de la constante de decaimiento de los neutrones inmediatos. Sin embargo, varios experimentos han mostrado la necesidad de aplicar técnicas de corrección para tener en cuenta los efectos espaciales y energéticos presentes en un sistema real y obtener valores precisos de la reactividad. En esta tesis, se han investigado estas correcciones mediante simulaciones del sistema con el código de Montecarlo MCNPX. Esta investigación ha servido también para proponer una versión generalizada de estas técnicas donde se buscan relaciones entre la reactividad el sistema y las cantidades medidas a través de simulaciones de Monte Carlo. El segundo tipo de experimentos, experimentos con una fuente continua e interrupciones del haz, es más probable que sea empleado en un ADS industrial. La versión generalizada de las técnicas desarrolladas para los experimentos con fuente pulsada también ha sido aplicada a los resultados de estos experimentos. Además, el trabajo presentado en esta tesis es la primera vez, en mi conocimiento, en que la reactividad de un sistema subcrítico se monitoriza durante la operación con tres técnicas simultáneas: la técnica de la relación entre la corriente y el flujo (current-to-flux), la técnica de desconexión rápida de la fuente (source-jerk) y la técnica del decaimiento de los neutrones inmediatos. Los casos analizados incluyen la variación rápida de la reactividad del sistema (inserción y extracción de las barras de control) y la variación rápida de la fuente de neutrones (interrupción larga del haz y posterior recuperación). ABSTRACT The management of long-lived radioactive wastes produced by nuclear reactors constitutes one of the main challenges of nuclear technology nowadays. A possible option for its management consists in the transmutation of long lived nuclides into shorter lived ones. Accelerator Driven Subcritical Systems (ADS) are one of the technologies in development to achieve this goal. An ADS consists in a subcritical nuclear reactor maintained in a steady state by an external neutron source driven by a particle accelerator. The interest of these systems lays on its capacity to be loaded with fuels having larger contents of minor actinides than conventional critical reactors, and in this way, increasing the transmutation rates of these elements, that are the main responsible of the long-term radiotoxicity of nuclear waste. One of the key points that have been identified for the operation of an industrial-scale ADS is the need of continuously monitoring the reactivity of the subcritical system during operation. For this reason, since the 1990s a number of experiments have been conducted in zero-power subcritical assemblies (MUSE, RACE, KUCA, Yalina, GUINEVERE/FREYA) in order to experimentally validate these techniques. In this context, the present thesis is concerned with the validation of reactivity monitoring techniques at the Yalina-Booster subcritical assembly. This assembly belongs to the Joint Institute for Power and Nuclear Research (JIPNR-Sosny) of the National Academy of Sciences of Belarus. Experiments concerning reactivity monitoring have been performed in this facility under the EUROTRANS project of the 6th EU Framework Program in year 2008 under the direction of CIEMAT. Two types of experiments have been carried out: experiments with a pulsed neutron source (PNS) and experiments with a continuous source with short interruptions (beam trips). For the case of the first ones, PNS experiments, two fundamental techniques exist to measure the reactivity, known as the prompt-to-delayed neutron area-ratio technique (or Sjöstrand technique) and the prompt neutron decay constant technique. However, previous experiments have shown the need to apply correction techniques to take into account the spatial and energy effects present in a real system and thus obtain accurate values for the reactivity. In this thesis, these corrections have been investigated through simulations of the system with the Monte Carlo code MCNPX. This research has also served to propose a generalized version of these techniques where relationships between the reactivity of the system and the measured quantities are obtained through Monte Carlo simulations. The second type of experiments, with a continuous source with beam trips, is more likely to be employed in an industrial ADS. The generalized version of the techniques developed for the PNS experiments has also been applied to the result of these experiments. Furthermore, the work presented in this thesis is the first time, to my knowledge, that the reactivity of a subcritical system has been monitored during operation simultaneously with three different techniques: the current-to-flux, the source-jerk and the prompt neutron decay techniques. The cases analyzed include the fast variation of the system reactivity (insertion and extraction of a control rod) and the fast variation of the neutron source (long beam interruption and subsequent recovery).

Las Redes de Petri Interpretadas en el Diagnóstico de Fallos de Sistemas Híbridos. Aplicación a un Helicóptero no Tripulado

La seguridad y fiabilidad de los procesos industriales son la principal preocupación de los ingenieros encargados de las plantas industriales. Por lo tanto, desde un punto de vista económico, el objetivo principal es reducir el costo del mantenimiento, el tiempo de inactividad y las pérdidas causadas por los fallos. Por otra parte, la seguridad de los operadores, que afecta a los aspectos sociales y económicos, es el factor más relevante a considerar en cualquier sistema Debido a esto, el diagnóstico de fallos se ha convertido en un foco importante de interés para los investigadores de todo el mundo e ingenieros en la industria. Los principales trabajos enfocados en detección de fallos se basan en modelos de los procesos. Existen diferentes técnicas para el modelado de procesos industriales tales como máquinas de estado, árboles de decisión y Redes de Petri (RdP). Por lo tanto, esta tesis se centra en el modelado de procesos utilizando redes de petri interpretadas. Redes de Petri es una herramienta usada en el modelado gráfico y matemático con la habilidad para describir información de los sistemas de una manera concurrente, paralela, asincrona, distribuida y no determinística o estocástica. RdP son también una herramienta de comunicación visual gráfica útil como lo son las cartas de flujo o diagramas de bloques. Adicionalmente, las marcas de las RdP simulan la dinámica y concurrencia de los sistemas. Finalmente, ellas tienen la capacidad de definir ecuaciones de estado específicas, ecuaciones algebraicas y otros modelos que representan el comportamiento común de los sistemas. Entre los diferentes tipos de redes de petri (Interpretadas, Coloreadas, etc.), este trabajo de investigación trata con redes de petri interpretadas principalmente debido a características tales como sincronización, lugares temporizados, aparte de su capacidad para procesamiento de datos. Esta investigación comienza con el proceso para diseñar y construir el modelo y diagnosticador para detectar fallos definitivos, posteriormente, la dinámica temporal fue adicionada para detectar fallos intermitentes. Dos procesos industriales, concretamente un HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado) y un Proceso de Envasado de Líquidos fueron usados como banco de pruebas para implementar la herramienta de diagnóstico de fallos (FD) creada. Finalmente, su capacidad de diagnóstico fue ampliada en orden a detectar fallos en sistemas híbridos. Finalmente, un pequeño helicóptero no tripulado fue elegido como ejemplo de sistema donde la seguridad es un desafío, y las técnicas de detección de fallos desarrolladas en esta tesis llevan a ser una herramienta valorada, desde que los accidentes de las aeronaves no tripuladas (UAVs) envuelven un alto costo económico y son la principal razón para introducir restricciones de volar sobre áreas pobladas. Así, este trabajo introduce un proceso sistemático para construir un Diagnosticador de Fallos del sistema mencionado basado en RdR Esta novedosa herramienta es capaz de detectar fallos definitivos e intermitentes. El trabajo realizado es discutido desde un punto de vista teórico y práctico. El procedimiento comienza con la división del sistema en subsistemas para seguido integrar en una RdP diagnosticadora global que es capaz de monitorear el sistema completo y mostrar las variables críticas al operador en orden a determinar la salud del UAV, para de esta manera prevenir accidentes. Un Sistema de Adquisición de Datos (DAQ) ha sido también diseñado para recoger datos durante los vuelos y alimentar la RdP diagnosticadora. Vuelos reales realizados bajo condiciones normales y de fallo han sido requeridos para llevar a cabo la configuración del diagnosticador y verificar su comportamiento. Vale la pena señalar que un alto riesgo fue asumido en la generación de fallos durante los vuelos, a pesar de eso esto permitió recoger datos básicos para desarrollar el diagnóstico de fallos, técnicas de aislamiento, protocolos de mantenimiento, modelos de comportamiento, etc. Finalmente, un resumen de la validación de resultados obtenidos durante las pruebas de vuelo es también incluido. Un extensivo uso de esta herramienta mejorará los protocolos de mantenimiento para UAVs (especialmente helicópteros) y permite establecer recomendaciones en regulaciones. El uso del diagnosticador usando redes de petri es considerado un novedoso enfoque. ABSTRACT Safety and reliability of industrial processes are the main concern of the engineers in charge of industrial plants. Thus, from an economic point of view, the main goal is to reduce the maintenance downtime cost and the losses caused by failures. Moreover, the safety of the operators, which affects to social and economic aspects, is the most relevant factor to consider in any system. Due to this, fault diagnosis has become a relevant focus of interest for worldwide researchers and engineers in the industry. The main works focused on failure detection are based on models of the processes. There are different techniques for modelling industrial processes such as state machines, decision trees and Petri Nets (PN). Thus, this Thesis is focused on modelling processes by using Interpreted Petri Nets. Petri Nets is a tool used in the graphic and mathematical modelling with ability to describe information of the systems in a concurrent, parallel, asynchronous, distributed and not deterministic or stochastic manner. PNs are also useful graphical visual communication tools as flow chart or block diagram. Additionally, the marks of the PN simulate the dynamics and concurrence of the systems. Finally, they are able to define specific state equations, algebraic equations and other models that represent the common behaviour of systems. Among the different types of PN (Interpreted, Coloured, etc.), this research work deals with the interpreted Petri Nets mainly due to features such as synchronization capabilities, timed places, apart from their capability for processing data. This Research begins with the process for designing and building the model and diagnoser to detect permanent faults, subsequently, the temporal dynamic was added for detecting intermittent faults. Two industrial processes, namely HVAC (Heating, Ventilation and Air Condition) and Liquids Packaging Process were used as testbed for implementing the Fault Diagnosis (FD) tool created. Finally, its diagnostic capability was enhanced in order to detect faults in hybrid systems. Finally, a small unmanned helicopter was chosen as example of system where safety is a challenge and fault detection techniques developed in this Thesis turn out to be a valuable tool since UAVs accidents involve high economic cost and are the main reason for setting restrictions to fly over populated areas. Thus, this work introduces a systematic process for building a Fault Diagnoser of the mentioned system based on Petri Nets. This novel tool is able to detect both intermittent and permanent faults. The work carried out is discussed from theoretical and practical point of view. The procedure begins with a division of the system into subsystems for further integration into a global PN diagnoser that is able to monitor the whole system and show critical variables to the operator in order to determine the UAV health, preventing accidents in this manner. A Data Acquisition System (DAQ) has been also designed for collecting data during the flights and feed PN Diagnoser. Real flights carried out under nominal and failure conditions have been required to perform the diagnoser setup and verify its performance. It is worth noting that a high risk was assumed in the generation of faults during the flights, nevertheless this allowed collecting basic data so as to develop fault diagnosis, isolations techniques, maintenance protocols, behaviour models, etc. Finally, a summary of the validation results obtained during real flight tests is also included. An extensive use of this tool will improve preventive maintenance protocols for UAVs (especially helicopters) and allow establishing recommendations in regulations. The use of the diagnoser by using Petri Nets is considered as novel approach.

Systematic Process for Building a Fault Diagnoser Based on Petri Nets Applied to a Helicopter

This work presents a systematic process for building a Fault Diagnoser (FD), based on Petri Nets (PNs) which has been applied to a small helicopter. This novel tool is able to detect both intermittent and permanent faults. The work carried out is discussed from theoretical and practical point of view. The procedure begins with a division of the whole system into subsystems, which are the devices that have to be modeled by using PN, considering both the normal and fault operations. Subsequently, the models are integrated into a global Petri Net diagnoser (PND) that is able to monitor a whole helicopter and show critical variables to the operator in order to determine the UAV health, preventing accidents in this manner. A Data Acquisition System (DAQ) has been designed for collecting data during the flights and feeding PN diagnoser with them. Several real flights (nominal or under failure) have been carried out to perform the diagnoser setup and verify its performance. A summary of the validation results obtained during real flight tests is also included. An extensive use of this tool will improve preventive maintenance protocols for UAVs (especially helicopters) and allow establishing recommendations in regulations

Functional breakdown of the lipid bilayer of the myelin membrane in central and peripheral nervous system by disrupted galactocerebroside synthesis

The lipid bilayer of the myelin membrane of the central nervous system (CNS) and the peripheral nervous system (PNS) contains the oligodendrocyte- and Schwann cell-specific glycosphingolipids galactocerebrosides (GalC) and GalC-derived sulfatides (sGalC). We have generated a UDP-galactose ceramide galactosyltransferase (CGT) null mutant mouse (cgt−/−) with CNS and PNS myelin completely depleted of GalC and derived sGalC. Oligodendrocytes and Schwann cells are unable to restore the structure and function of these galactosphingolipids to maintain the insulator function of the membrane bilayer. The velocity of nerve conduction of homozygous cgt−/− mice is reduced to that of unmyelinated axons. This indicates a severely altered ion permeability of the lipid bilayer. GalC and sGalC are essential for the unperturbed lipid bilayer of the myelin membrane of CNS and PNS. The severe dysmyelinosis leads to death of the cgt−/− mouse at the end of the myelination period.